印染行业是我国工业废水的排放大户,其水量大、色度高、组成成分复杂。染料排入水体会造成水体透光率降低,并通过生物富集,对生态环境和人体健康构成严重威胁。进行印染废水处理的研究与技术开发,具有重要的现实意义。目前对印染废水的处理主要采用生物降解法,而生物膜反应器具有对废水水质和水量的变化适应性强、生物量多、无污泥膨胀问题、处理效率高等特点,近年来受到普遍关注。填料是废水生物接触氧化处理工艺的核心部分。根据生物接触氧化法对填料特性的要求,本论文创新设计、研制开发了性能优良的新型组合填料。本论文采用的鞍环形新型组合填料除具有耐磨、耐压、腐蚀性、机械性能好、无毒之外,更突出的特点是是有优良的布水布气性能和切割气泡的功能。本论文实验结果表明:以空间立体构型和半软性纤维相结合,可以得到性能优良的鞍环形新型组合型填料,此填料的空隙率为0.93,比表面积为292.5 m2/m3,比普通鞍环形填料增大170 m2/m3,单个填料的挂膜量是原来的约2.81倍。实验测定了新型组合填料和普通填料在清水和废水中的氧传递性能,在相同的条件及曝气量下,前者的氧传递系数高于后者,增大约30～100%。普通生物填料塔与新型组合生物填料塔进行平行对比实验,分析和考察了染料浓度、碳源浓度、处理时间、初始pH值、曝气量、填料种类以及超声预处理等因素对生物填料塔处理酸性红FGS模拟废水的影响。模拟印染废水(酸性红FGS)降解实验表明,降解过程中在新型组合生物填料塔中酸性红FGS的降解速度比在普通生物填料塔中的高,对浓度为40 mg/L的废水,新型组合填料塔处理废水8 h后酸性红FGS染料的降解率可达80%左右,而在普通生物填料塔中处理8 h后酸性红FGS染料的降解率不足45%;用超声波预处理可以缩短生物降解时间,直接用生物填料塔处理酸性红FGS废水降解率达到50%需要将近10 h,在60kHz+80kHz+100kHz+125kHz超声辐射条件下,40 mg/L酸性红FGS废水经超声预处理1 h、2 h、3 h后耦合生物填料塔处理,当酸性红FGS去除率达到50%以上时,生物填料塔的处理时间分别可以减少:2 h、2.5 h、3 h;较低浓度的碳源即可维持反应器的正常运行,达到理想的脱色效果;FGS对生物膜的活性有一定的抑制作用;反应器的最佳运行条件是:进水的pH为7,葡萄糖浓度800 mg/L,处理过程中的曝气量为1.4 m3/h。通过正交实验得出影响生物填料塔处理废水的因素主次顺序为:染料浓度>葡萄糖浓度>曝气量>pH值。通过理论分析和实验数据处理，得出了生物填料塔处理印染废水的动力学数学模型：，结果表明，计算曲线与实测值曲线非常接近，数据基本吻合，两者的偏差在0～8%，具有很好的一致性，可用于预测某初始底物浓度和曝气量q下，生化反应时间时反应器中底物的浓度。对工业印染废水处理表明，超声波预处理后再用新型组合生物填料塔处理与直接用生物填料塔处理的结果进行比较，前者处理工艺对废水中降解更快、色度降低更快。采用连续式超声反应器耦合生物填料塔处理印染废水厂一级出水；实验分析对比了不同组合工艺对废水和色度的去除情况。实验结果表明，采用超声处理＋（活性炭）+生物处理组合工艺对印染废水的处理效果最好。在进水为600～1000 mg/L，色度为320倍的条件下，采用超声处理+活性炭处理+生物处理组合工艺处理约9 h后，出水去除率和脱色率分别可达92%和95%，出水和色度均可达到GB4287-1992一级排放标准。